JP2013037751A - 光情報記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光ホログラフィック記録を利用して、より高効率に情報を記録又は再生することである。
【解決手段】光情報記録装置は、空間変調手段及び情報記録手段を備えている。空間変調手段は、参照光用の偏光及び信号光用の偏光を生成し、前記信号光用の偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を、少なくとも複数の空間光変調器を用いて画素ごとに個別に変えることによって前記偏光成分にそれぞれ情報を付加する。情報記録手段は、前記情報が前記偏光成分に付加されることによって生成された前記信号光及び前記参照光を重ね合わせて記録媒体に照射することによって前記情報を前記記録媒体に記録する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光情報記録装置、光情報記録方法、光情報再生装置及び光情報再生方法に関する。

従来、情報を記録して再生する方法の１つとして光メモリを用いたピット記録方式の情報記録再生方法が知られている。実用化されている光メモリとしては、CD (compact disk), DVD (digital versatile disc 又はdigital video disk)及びBD (blue-ray disk)が知られている。これらの光メモリは、寿命、消費電力及び可搬性において磁気メモリよりも優れているため、将来的な発展が期待されている。

従来の光メモリの情報記録密度は、ディスクに照射されるレーザのスポットサイズに依存する。そして、レーザのスポットサイズの限界は、レーザの波長と使用されるレンズの開口数に依存する。このため、光メモリは、記憶容量の向上のためにディスク上のピットサイズの縮小による高密度化及び情報の記録に使用される光の短波長化が図られている。

しかしながら、光ディスクの高密度化及び光の短波長化には技術的な限界があることから、新たな方式による情報の記録方法及び再生方法の開発が望まれている。そこで、ホログラムを利用したホログラフィック記録が提案されている（例えば特許文献１参照）。

ホログラフィック記録は、光の干渉を利用して情報をホログラムとして情報記録媒体に記録する技術である。このため、ホログラフィック記録によれば、情報を情報記録媒体中に三次元(3D: three dimensional)屈折率分布として三次元的に記録することができる。従って、ホログラフィック記録では、情報記録媒体の厚みを有効活用することによって、より大容量の情報を記録することができる。

より具体的には、ホログラフィック記録は、情報を持った信号光と参照光とを互いに干渉させて情報記録媒体に照射することによって情報をホログラムとして情報記録媒体に記録する一方、参照光又は信号光を情報記録媒体に照射することによって情報を持った再生光を再生させる光情報記録再生方式である。

更に、ホログラフィック記録の応用として偏光ホログラフィック記録が提案されている（例えば非特許文献１及び非特許文献２参照）。偏光ホログラフィック記録は、偏光特性を有するホログラムを形成させる記録であり、例えば、参照光を構成する偏光と信号光を構成する偏光とが互いに直交する場合には、情報記録媒体における記録面では光の強度分布が一様となり、二光束間の位相差によって周期的な偏光分布が形成されるという性質を利用した光情報記録再生方式である。

より具体的には、偏光ホログラフィック記録では、互いに直交する偏光として信号光及び参照光が偏光感受性を有する情報記録媒体に照射される。この場合、偏光感受性を有する情報記録媒体内では、偏光に応じた複屈折が誘起され、偏光ホログラムとして情報が記録される。また、記録された情報の再生は、通常のホログラフィック記録と同様に参照光又は信号光を情報記録媒体に照射することによって行われる。つまり、偏光ホログラフィック記録は、偏光方位（電磁場の振動方位）という自由度を有する光のベクトル波としての性質を利用し、情報を情報記録媒体に3D複屈折分布として記録する光情報記録再生方式である。

偏光感受性のない情報記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録では、信号光と参照光の偏光状態が互いに同一であることが必要である。これに対し、偏光ホログラフィック記録では、偏光状態が同一でない信号光と参照光を用いて情報を記録することが可能である。

国際公開第０４／１０２５４２号パンフレット

Daisuke Barada, et al., "Volume polarization Holography for optical data storage", 7 February 2011, Proceedings of SPIE Vol. 7957, 79570Q 「最新フォトニクスポリマー材料と応用技術」、１９５−２０１頁、"第８章 大容量光メモリ"、発行者 辻 賢司、発行所 株式会社シーエムシー出版、２０１１年５月３１日 第１刷発行

しかしながら、従来の光記録方式は、磁気ディスクや磁気テープ等の磁気記録方式と比較して記憶容量及び情報の媒体への入出力速度において劣るという問題がある。従って、偏光ホログラフィック記録においても、記憶容量、情報の記録速度及び情報の再生速度を向上することが課題となっている。

本発明は、偏光ホログラフィック記録を利用して、より高効率に情報を記録又は再生することが可能な光情報記録装置、光情報記録方法、光情報再生装置及び光情報再生方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る光情報記録装置は、空間変調手段及び情報記録手段を備えている。空間変調手段は、参照光用の偏光及び信号光用の偏光を生成し、前記信号光用の偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を、少なくとも複数の空間光変調器を用いて画素ごとに個別に変えることによって前記偏光成分にそれぞれ情報を付加する。情報記録手段は、前記情報が前記偏光成分に付加されることによって生成された前記信号光及び前記参照光を重ね合わせて記録媒体に照射することによって前記情報を前記記録媒体に記録する。

また、本発明の実施形態に係る光情報再生装置は、照射手段及び情報取得手段を備えている。照射手段は、偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分にそれぞれ情報を付加することによって生成された信号光及び偏光として生成された参照光を重ね合わせて照射することによって前記情報が記録された記録媒体に、前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方を照射する。情報取得手段は、前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方の照射によって前記記録媒体から生じた再生光の異なる偏光方位を有する偏光成分を、複数の撮像素子を用いて受光することによって前記情報を取得する。

また、本発明の実施形態に係る光情報記録方法は、参照光用の偏光及び信号光用の偏光を生成し、前記信号光用の偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を、少なくとも複数の空間光変調器を用いて画素ごとに個別に変えることによって前記偏光成分にそれぞれ情報を付加するステップと、前記情報が前記偏光成分に付加されることによって生成された前記信号光及び前記参照光を重ね合わせて記録媒体に照射することによって前記情報を前記記録媒体に記録するステップとを有する。

また、本発明の実施形態に係る光情報再生方法は、偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分にそれぞれ情報を付加することによって生成された信号光及び偏光として生成された参照光を重ね合わせて照射することによって前記情報が記録された記録媒体に、前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方を照射するステップと、前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方の照射によって前記記録媒体から生じた再生光の異なる偏光方位を有する偏光成分を、複数の撮像素子を用いて受光することによって前記情報を取得するステップとを有する。

本発明の実施形態に係る光情報記録装置、光情報記録方法、光情報再生装置及び光情報再生方法によれば、偏光ホログラフィック記録を利用して、より高効率に情報を記録して再生することができる。

本発明の第１の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図。 図１に示す第１のコンピュータ装置の2Dコード化部においてコード化された2D画像情報の一例を示す図。 図１に示す光情報記録再生装置により情報記録媒体に多重に記録可能な画像情報の数を示す図。 第１の実施形態に係る光情報記録再生装置の第１の変形例を示す構成図。 第１の実施形態に係る光情報記録再生装置の第２の変形例を示す構成図。 本発明の第２の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図。 第２の実施形態に係る光情報記録再生装置の第１の変形例を示す構成図。 第２の実施形態に係る光情報記録再生装置の第２の変形例を示す構成図。 本発明の第３の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図。 図９に示す第１及び第２のSLMにおいてそれぞれ生成される信号光及び参照光の2D領域の一例を示す図。 第３の実施形態に係る光情報記録再生装置の変形例を示す構成図。 図１１に示す第１及び第２のSLMにより生成される信号光及び参照光の2D領域の一例を示す図。

本発明の実施形態に係る光情報記録装置、光情報記録方法、光情報再生装置及び光情報再生方法について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
（構成および機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図である。

光情報記録再生装置１は、偏光ホログラフィック記録を利用して偏光感受性を有する情報記録媒体２に情報を記録し、記録された情報を再生する装置である。すなわち、光情報記録再生装置１は、偏光ホログラフィック記録を利用して偏光感受性を有する情報記録媒体２に情報を記録する光情報記録装置と、偏光ホログラフィック記録を利用して偏光感受性を有する情報記録媒体２に記録された情報を再生する光情報再生装置を兼ねた装置である。

図１には、情報の記録及び再生の双方が可能な光情報記録再生装置１を示しているが、情報の記録のみを行う光情報記録装置をレコーダとして作製したり、逆に情報の再生のみを行う光情報再生装置をプレーヤとして作製することもできる。また、情報記録媒体２を光情報記録再生装置１、光情報記録装置又は光情報再生装置の構成要素として内蔵することが可能である一方、逆に情報記録媒体２を光情報記録再生装置１、光情報記録装置又は光情報再生装置の構成要素とせずに交換できるようにしてもよい。

図１に示す光情報記録再生装置１は、偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５を有する。偏光生成系３は、レーザ光を照射し、照射したレーザ光を信号光として用いられる偏光と参照光として用いられる偏光とに分離する機能と、参照光を情報記録媒体２に照射する機能とを有する。情報記録系４は、偏光生成系３において生成された信号光用の偏光を２つの互いに直交する偏光成分に分離して２つの空間光変調器(SLM: spatial light modulator)６Ａ，６Ｂを用いてそれぞれ個別に２次元(2D: two dimensional)情報を記録する機能と、情報を記録した２つの偏光成分を互いに重ね合わせて信号光を生成し、生成した信号光を情報記録媒体２に照射する機能とを有する。情報再生系５は、参照光が照射された情報記録媒体２から生じる再生光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する機能と、分離して得られた２つの偏光成分に基づいて情報を取得する機能とを有する。

従って、偏光生成系３から出力される信号光用の偏光を入射させることが可能な位置に情報記録系４が配置される。更に、偏光生成系３から出力される参照光と、情報記録系４から出力される情報を記録した信号光とが重ね合わさる位置に、情報記録媒体２が配置される。一方、参照光が照射された情報記録媒体２から生成される再生光を入射させることが可能な位置に情報再生系５が配置される。

尚、情報の記録のみを行う光情報記録装置には、偏光生成系３及び情報記録系４が備えられる。一方、情報の再生のみを行う光情報再生装置には、偏光生成系３及び情報再生系５が備えられる。

また、情報記録媒体２に参照光を照射すれば、信号光に応じた再生光が情報記録媒体２から生成されるが、参照光の代わりに信号光を情報記録媒体２に照射させても、信号光に応じた再生光が情報記録媒体２から生成される。従って、信号光を情報記録媒体２に照射することによって再生光を発生させるようにしてもよい。この場合には、情報の記録機能のない光情報再生装置であっても信号光を生成するための光学系である情報記録系４を備えることが必要である。

更に、光情報記録装置としての機能と光情報再生装置としての機能を兼ねた光情報記録再生装置１の場合には、情報記録媒体２に記録された情報の再生時において、信号光又は参照光が情報記録媒体２に照射されないようにする機能が備えられる。図１には、情報記録媒体２に記録された情報の再生時において信号光を遮断するための遮断機構７を偏光生成系３と情報記録系４との間に設けた例を示している。但し、情報記録系４又は情報記録媒体２を移動させるなど他の方式によって情報記録媒体２に信号光又は参照光が照射されないようにしてもよい。

遮断機構７は、情報記録媒体２への情報の記録時には偏光生成系３から情報記録系４に出力される信号光用の偏光を通過させる一方、情報記録媒体２に記録された情報の再生時には偏光生成系３から情報記録系４に出力される信号光用の偏光を遮断するように構成されている。遮断機構７は、例えばスライド可能な板状の部材やカメラのシャッターと同様な開閉構造を用いて構成することができる。

次に、光情報記録再生装置１における光学素子の詳細構成例について説明する。

図１に示す光情報記録再生装置１の偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５は、それぞれ上述した機能を備えるために複数の光学素子を用いて構成した例を示している。具体的には、図１に示す偏光生成系３は、光路Ｌに沿ってレーザ光源８、減光(ND: neutral density)フィルタ９、第１のミラー１０、第１の1/2波長板(HWP: half-wave plate)１１、対物レンズ１２、第１の空間フィルタ(SF: spatial filter)１３、第１のコリメータレンズ１４、第２のミラー１５、第１の偏光ビームスプリッタ(PBS: polarizing beam splitter)１６、第３のミラー１７及び第４のミラー１８を備えている。情報記録系４は、第２のHWP１９、第２のPBS２０、第１のSLM６Ａ、第２のSLM６Ｂ、第１のコンピュータ装置２１、第２のコリメータレンズ２２、第２のSF２３及び第３のコリメータレンズ２４を備えている。情報再生系５は、第３のPBS２５、第１の撮像素子２６、第２の撮像素子２７及び第２のコンピュータ装置２８を備えている。尚、第１のコンピュータ装置２１及び第２のコンピュータ装置２８を共通のコンピュータ装置としてもよい。

レーザ光源８としては、例えば波長が532nmの緑色の半導体励起固体 (DPSS: Diode-Pumped Solid-State)レーザを直線偏光として照射することが可能な光源を用いることができる。レーザ光源８の出力先には、レーザ光から不要な成分を除去して減光するためのNDフィルタ９を経由して第１のミラー１０が配置される。

第１のミラー１０で反射したレーザ光の進行方向には、順に第１のHWP１１、対物レンズ１２、第１のSF１３、第１のコリメータレンズ１４及び第２のミラー１５が配置される。第１のHWP１１は、直線偏光であるレーザ光の偏光方位を所望の角度に回転させるための光学素子である。例えば、第１のHWP１１は、レーザ光の偏光方位を45度回転させるように調整される。

対物レンズ１２は、偏光方位が調整されたレーザ光を一旦絞った後に拡大して第１のコリメータレンズ１４に入射させるための光学素子である。第１のSF１３は、対物レンズ１２において一旦絞られた直線偏光から散乱成分等の不要な成分を除去するための光学素子である。また、第１のコリメータレンズ１４は、対物レンズ１２により拡大された直線偏光をコリメートすることによって所望の幅又は直径を有する平行ビームの直線偏光に変換するための光学素子である。つまり、第１のHWP１１、対物レンズ１２、第１のSF１３及び第１のコリメータレンズ１４は、偏光方位を所望の角度に回転させた直線偏光の平行ビームを生成する光学系を形成している。

また、第１のコリメータレンズ１４において生成された直線偏光の平行ビームを反射させることが可能な位置に第２のミラー１５が配置される。更に、第２のミラー１５に反射した直線偏光の平行ビームの進行方向には、第１のPBS１６が配置される。

第１のPBS１６は、第２のミラー１５に反射した直線偏光の平行ビームを信号光用の直線偏光と参照光用の直線偏光とに分離するための光学素子である。第１のPBS１６において分離した信号光用の直線偏光と参照光用の直線偏光とは互いに直交する偏光となる。図１に示す例では、信号光用の直線偏光がs(senkrecht)偏光となり、参照光がp(parallel)偏光となるが、逆でもよい。尚、s偏光は電界成分の振動方向が入射面に垂直な偏光であり、p偏光は電界成分の振動方向が入射面に平行な偏光である。

従って、第１のHWP１１から偏光方位の角度が４５度の直線偏光が出力されるようにすれば、互いに等価な強度を有する信号光用の直線偏光と参照光用の直線偏光とを第１のPBS１６において生成することができる。

第１のPBS１６において反射する信号光用の直線偏光を入射させることが可能な位置には、情報記録系４の第２のHWP１９が配置される。一方、第１のPBS１６を透過して直線偏光として生成された参照光を反射させて情報記録媒体２に照射することが可能となる位置に第３のミラー１７及び第４のミラー１８が配置される。

情報記録系４の第２のHWP１９は、信号光用の直線偏光の偏光方位を所望の角度に回転させるための光学素子である。例えば、第２のHWP１９は、信号光用の直線偏光の偏光方位を45度回転させるように調整される。

第２のPBS２０は、第２のHWP１９から出力される信号光用の直線偏光を入射可能な位置に配置される。第２のPBS２０は、信号光用の直線偏光を互いに直交する２つの偏光成分に分離するための光学素子である。図１に示す例では、信号光用の直線偏光が第１の偏光成分としてのs偏光と第２の偏光成分としてのp偏光に分離される。従って、第２のHWP１９から偏光方位の角度が４５度の直線偏光が出力されるようにすれば、互いに等価な強度を有するs偏光とp偏光とを第２のPBS２０において生成することができる。

第２のPBS２０において反射することによって生成されたs偏光を、入射角度を90度として入射させることが可能な位置には、第１のSLM６Ａが配置される。一方、第２のPBS２０を透過して生成されたp偏光を、入射角度を90度として入射させることが可能な位置には、第２のSLM６Ｂが配置される。図１には、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂとして反射型液晶SLMを用いた例を示している。SLMとしては、反射型液晶SLMの他、磁気光学空間光変調器(MOSLM: magneto optic spatial light modulator)などが知られている。

第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂは、それぞれ第１のコンピュータ装置２１と接続される。そして、第１のSLM６Ａは、第１のコンピュータ装置２１から第１のSLM６Ａ用に出力される情報に応じてs偏光の偏光方位を画素ごとに回転させることができるように構成される。同様に、第２のSLM６Ｂは、第１のコンピュータ装置２１から第２のSLM６Ｂ用に出力される情報に応じてp偏光の偏光方位を画素ごとに回転させることができるように構成される。尚、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂは、互いに独立して同時にs偏光及びp偏光の各偏光方位を回転させることができる。

第１のコンピュータ装置２１は、入力装置２１Ａ及び表示装置２１Ｂを備えている。また、第１のコンピュータ装置２１は、プログラムを演算装置２１Ｃに読み込ませることによって、演算装置２１Ｃを情報取得部２１Ｄ及び2Dコード化部２１Ｅとして機能させたものである。尚、第１のコンピュータ装置２１の全部又は一部の機能を得るために回路を用いてもよい。

情報取得部２１Ｄは、入力装置２１Ａからの指示情報に従って、ネットワークを介して、或いは所望のストレージから情報記録媒体２に記録すべき情報を取得する機能を有する。情報記録媒体２には、動画や静止画等の画像の他、音声やテキスト文書データ等のデジタル信号として出力可能なあらゆる情報を記録することが可能である。

2Dコード化部２１Ｅは、入力装置２１Ａからの指示情報に従って、情報取得部２１Ｄにおいて取得された情報を第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの画素に対応する画素を有する2Dのコード化された２つの画像情報に変換し、変換した２つの2D画像情報に従って第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂを制御する機能を有する。具体的には、2Dコード化部２１Ｅは、2D画像情報を構成する画素の値に応じてs偏光及びp偏光を構成する各画素の偏光方位が回転するように第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂに個別に制御信号を出力するように構成される。

図２は、図１に示す第１のコンピュータ装置２１の2Dコード化部２１Ｅにおいてコード化された2D画像情報の一例を示す図である。

情報記録媒体２への記録対象となる情報がデジタル情報であれば、情報の種類に依らず図２(A)に示すように０と１の２進数のデータ例として表現することができる。２進数で表された情報は、所定のビット数を単位として図２(B)に示すような白と黒の２値の複数の画素を有する2Dのシンボルイメージで表すことができる。図２(B)は、８ビットの情報を１つのシンボルイメージで表した例を示している。

図２(B)に示すシンボルイメージを単位とすると、情報記録媒体２への記録対象となる情報は図２(C)に示すような白と黒の２値の複数の画素を有する2D画像情報にコード化することができる。従って、図２(C)に示す2D画像情報の画素数を第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの画素数に合わせれば、2D画像情報の画素値が０であるか１であるかに応じて、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの対応する画素における偏光方位を回転させることができる。すなわち、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂ により、2D画像情報を偏光方位の分布を有する信号光に変換することができる。例えば、偏光方位の回転角度を90度とすれば、画素ごとにs偏光とp偏光で構成される信号光が第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂ において生成される。

図２(C)に示す例では、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの画素数に対応する2D画像情報を、ページを単位として計数することが可能なページデータとしている。尚、情報記録系４には、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの２つのSLMが備えられている。このため、同時に２ページの2D画像情報を並行して信号光の２つの偏光成分における偏光方位の画素分布として付加することができる。すなわち、第１の2D画像情報を第１のSLM６Ａに、第２の2D画像情報を第２のSLM６Ｂに、それぞれ出力し、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおいて第１の2D画像情報及び第２の2D画像情報を、ベクトル波としての信号光の２つの偏光成分の偏光方位分布に変換することができる。

第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂに入力される第１の2D画像情報及び第２の2D画像情報並びに第１の2D画像情報及び第２の2D画像情報の元データとなった第１の情報及び第２の情報は、第１のコンピュータ装置２１の表示装置２１Ｂに表示させて確認することができる。

第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂ には、それぞれ信号光用の２つの偏光成分が垂直に入射する。従って、2D画像情報を偏光方位の画素分布として持つ２つの偏光成分は、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂでそれぞれ反射した信号光の偏光成分として第２のPBS２０に入射することとなる。このため、第１のSLM６Ａにおいて生成された信号光のp偏光成分は、第２のPBS２０を透過する。一方、第２のSLM６Ｂにおいて生成された信号光のs偏光成分は、第２のPBS２０において反射する。この結果、第２のPBS２０からは、第２のPBS２０に入射した信号光用の偏光の入射方向と90度をなす方向に、第１の2D画像情報及び第２の2D画像情報をもち、かつ互いに直交するs偏光成分とp偏光成分を有する信号光が出力される。

つまり、情報記録系４の第２のHWP１９、第２のPBS２０、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂによって、ベクトル波としての性質を有する偏光の２つの偏光成分に、それぞれ情報として空間的な偏光方位の変調が付与される。従って、第２のHWP１９、第２のPBS２０、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂは、ベクトル波空間変調系として機能している。また、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂ における偏光方位の回転角度を90度とすれば、より強度の強いs偏光成分とp偏光成分を有する信号光を第２のPBS２０から出力することができる。

第２のPBS２０から出力される信号光の光路Ｌ上には、順に第２のコリメータレンズ２２、第２のSF２３及び第３のコリメータレンズ２４が配置される。第２のコリメータレンズ２２は、平行ビームとなっている信号光を一旦絞った後、所定の幅に拡大して第３のコリメータレンズ２４に入射させるための光学素子である。第２のSF２３は、第２のコリメータレンズ２２によって絞られた信号光から不要な成分を除去するための光学素子である。第３のコリメータレンズ２４は、第２のコリメータレンズ２２によって拡大された信号光をコリメートすることによって情報記録媒体２上における情報の記録エリアに対応する幅を有する平行ビームを生成するための光学素子である。

第３のコリメータレンズ２４において生成される平行ビームとしての信号光及び偏光生成系３の第４のミラー１８において反射した参照光を重ね合わせて入射させることが可能な位置には、偏光感受性を有する情報記録媒体２がセットされる。偏光感受性を有する情報記録媒体２は、互いに異なる複数の角度から参照光及び信号光を重ね合わせて照射することによってホログラムとして情報を多重に記録することが可能な情報記録媒体である。

従って、光情報記録再生装置１に回転テーブル２９を設け、偏光感受性を有する情報記録媒体２を回転テーブル２９の上に設置するようにしてもよい。すなわち、回転テーブル２９の駆動によって情報記録媒体２に異なる角度から信号光及び参照光を重ね合わせて照射できるように構成することができる。

或いは、図１に示すように回転テーブル２９の回転動作によって情報記録媒体２を傾ける代わりに、光情報記録再生装置１に回転機構を設け、回転機構の駆動によって光情報記録再生装置１の一部又は全体が回転するように構成してもよい。すなわち、情報記録媒体２及び光情報記録再生装置１の一方又は双方を回転させることによって情報記録媒体２に対する光学軸の傾斜を可変制御することができる。

偏光感受性を有する情報記録媒体２の材料としては、アゾベンゼン系材料、光反応性分子添加ポリマー、光架橋性高分子液晶などが知られている。実用的な具体例として、厚さ3mm程度のPQ-PMMA(phenanthrenequinone doped polymethylmethacrylate)の膜などを、偏光感受性を有する情報記録媒体２として用いることができる。

偏光感受性を有する情報記録媒体２は、直線偏光又は楕円偏光を照射すると、照射した偏光の偏光方位に対応する主軸をもつ複屈折又は二色性等の光学異方性が誘起されるという性質を有する。このため、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いれば、原理的に偏光状態が互いに同一でない信号光と参照光を重ね合わせて照射してもホログラムとして情報を記録することが可能である。

偏光感受性を有する情報記録媒体２に入射する信号光は、２つの直交するs偏光成分及びp偏光成分にそれぞれ個別に2D画像情報を記録した信号光である。従って、回転テーブル２９を停止させ、情報記録媒体２への信号光の入射角度を固定した状態で同時に２ページ分の2D画像情報を記録することができる。更に、上述したように回転テーブル２９を回転させて情報記録媒体２の信号光の入射方向に対する角度を変えることによって、角度の数だけ2D画像情報を順次情報記録媒体２に記録することができる。

図３は、図１に示す光情報記録再生装置１により情報記録媒体２に多重に記録可能な画像情報の数を示す図である。

図３において縦軸は信号光を構成するベクトル波の２つの偏光成分を示し、横軸は情報記録媒体２の法線方向と信号光の進行方向とのなす角度を示す。図２に示す情報記録系４の場合には、信号光を構成する偏光成分は、互いに直交するs偏光成分とp偏光成分である。

従って、図３に示すように、情報記録媒体２の仰角を0度と5度の２通りに固定して情報記録媒体２に順次情報を記録すれば、２つの偏光成分の偏光方位及び情報記録媒体２の２つの角度に対応する2D-IMAGE1, 2D-IMAGE2, 2D-IMAGE3, 2D-IMAGE4の合計４ページ分の2D画像情報をホログラムとして情報記録媒体２に記録することができる。

このようにホログラムとして情報が記録された情報記録媒体２に、偏光生成系３から参照光を照射すると信号光に対応する再生光が情報記録媒体２において生成される。

情報再生系５の第３のPBS２５は、情報記録媒体２において生じた再生光を入射させることが可能な位置に配置される。従って、第３のPBS２５は、再生光に含まれるp偏光成分を透過させる一方、再生光に含まれるs偏光成分を反射させるための光学素子である。従って、第３のPBS２５において再生光をp偏光とs偏光とに分離することができる。

第１の撮像素子２６は、第３のPBS２５を透過したp偏光を受光することが可能な位置に配置される。一方、第２の撮像素子２７は、第３のPBS２５で反射したs偏光を受光することが可能な位置に配置される。第１の撮像素子２６は、信号光の成分であるp偏光を受光し、p偏光の強度に応じた電気信号に変換して第１の2D画像データとして出力させる光学素子である。また、第２の撮像素子２７は、信号光の成分であるs偏光を受光し、s偏光の強度に応じた電気信号に変換して第２の2D画像データとして出力させる光学素子である。

図１に示す光学素子の構成例の場合には、第１の撮像素子２６において撮像された第１の2D画像データの画素分布は、第１のSLM６Ａの制御情報として用いられた２値の第１の2D画像情報の画素分布と等価となる。同様に、第２の撮像素子２７において撮像された第２の2D画像データの画素分布は、第２のSLM６Ｂの制御情報として用いられた２値の第２の2D画像情報の画素分布と等価となる。

また、第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７としては、相補型金属酸化膜半導体(CMOS: complementary metal oxide semiconductor)や電荷結合素子(CCD Charge Coupled Device)等のイメージセンサを用いることができる。

第２のコンピュータ装置２８は、第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７の各出力側と接続される。第２のコンピュータ装置２８は、入力装置２８Ａ及び表示装置２８Ｂを備えている。また、第２のコンピュータ装置２８は、演算装置２８Ｃにプログラムを読み込ませることによって、フィルタ部２８Ｄ及び情報再生部２８Ｅとして機能させたものである。尚、第２のコンピュータ装置２８の全部又は一部の機能を得るために回路を用いてもよい。

フィルタ部２８Ｄは、第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７からそれぞれ入力された第１の2D画像データ及び第２の2D画像データにフィルタ処理を施すことにより、ノイズ成分等の不要な信号成分を除去する機能を有する。すなわち、フィルタ部２８Ｄは、図２(C)に示すようなページを単位として計数することが可能なコード化されたページデータを第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７からそれぞれ取得してノイズをカットする機能を備えている。

情報再生部２８Ｅは、フィルタ処理後の第１の2D画像データ及び第２の2D画像データに基づいて、第１のコンピュータ装置２１の2Dコード化部２１Ｅにおいて第１の2D画像情報及び第２の2D画像情報の元データとなった情報、すなわち情報取得部２１Ｄにおいて情報記録媒体２に記録すべき情報として取得された情報を再生する機能と、再生した情報を表示装置２８Ｂに表示させる機能とを有する。尚、再生された情報が音声である場合には、スピーカに情報を出力するようにしてもよい。また、再生された情報をプリンタに出力するようにしてもよい。

フィルタ部２８Ｄ及び情報再生部２８Ｅを動作させるための指示情報は、入力装置２８Ａから入力することができる。

（動作および作用）
次に光情報記録再生装置１の動作および作用について説明する。最初に、光情報記録再生装置１による情報記録媒体２への情報の記録動作の流れについて説明する。

情報記録媒体２を交換することが可能な光情報記録再生装置において、情報記録媒体２に情報を記録する場合には、まず予め回転テーブル２９上に偏光感受性を有する偏光ホログラフィック記録用の情報記録媒体２が設置される。

次に、光情報記録再生装置１の偏光生成系３において生成される参照光及び情報記録系４において生成される信号光を所定の角度から重ね合わせて情報記録媒体２に照射できるように回転テーブル２９が駆動する。また、遮断機構７は、偏光生成系３から情報記録系４に出力される信号光用の偏光を通過させる状態にセットされる。

尚、情報記録媒体２を構成要素として内蔵する光情報記録再生装置や情報記録媒体２を回転させる機能のない光情報記録再生装置の場合には、情報記録媒体２の設置や回転テーブル２９の回転が実行されず、遮断機構７の駆動によって、情報記録媒体２への情報の記録が可能な状態となる。

一方、情報記録系４の第１のコンピュータ装置２１では、情報取得部２１Ｄにより、情報記録媒体２に記録すべき情報が取得される。情報記録媒体２に記録すべき情報は、入力装置２１Ａから情報の特性情報を入力することによって、所望のストレージから情報取得部２１Ｄに入力することができる。次に、2Dコード化部２１Ｅでは、情報取得部２１Ｄにおいて取得されたデジタル情報が、所望の法則に従って白と黒等の２値で表される2Dのコード化された２つの第１の画像情報及び第２の画像情報に変換される。

このような情報記録媒体２への記録対象となる情報の取得及び情報記録媒体２のセットが完了すると、偏光生成系３のレーザ光源８から直線偏光のレーザ光が照射される。レーザ光源８から照射されたレーザ光は、NDフィルタ９において不要な成分が除去された後、第１のミラー１０に反射する。

第１のミラー１０で反射したレーザ光は、第１のHWP１１に入射し、偏光方位が所定の角度に調整される。ここでは、第１のHWP１１においてレーザ光の偏光方位が45度に調整されるものとして説明する。偏光方位が調整されたレーザ光は、対物レンズ１２により一旦絞られ、第１のSF１３にて不要な成分が除去された後、第１のPBS１６の入射面の大きさに応じた幅に拡大される。幅が拡大した直線偏光は、第１のコリメータレンズ１４に入射し、直線偏光の平行ビームとなって第２のミラー１５に反射する。

第２のミラー１５で反射した偏光方位が45度の直線偏光は、第１のPBS１６に入射する。このため、第１のPBS１６からは参照光としてp偏光が透過する。一方、第１のPBS１６から信号光用のs偏光が反射する。すなわち、第１のPBS１６において偏光方位が45度の直線偏光が、互いに強度が同等な参照光用のp偏光と信号光用のs偏光とに分離される。

信号光用のs偏光は、情報記録系４の第２のHWP１９に入射する。そして、信号光用のs偏光の偏光方位は、第２のHWP１９において所定の角度に回転する。ここでは、第２のHWP１９において信号光用の直線偏光の偏光方位が45度に回転するものとして説明する。偏光方位が45度となった信号光用の直線偏光は、第２のPBS２０に入射する。

このため、第２のPBS２０に入射した直線偏光のs偏光成分は第２のPBS２０にて反射する一方、直線偏光のp偏光成分は第２のPBS２０を透過する。すなわち、信号光用の直線偏光は、第２のPBS２０において互いに直交する信号光用のs偏光とp偏光とに分離される。そして、信号光用のs偏光は、第１の偏光成分として第１のSLM６Ａに入射する。また、信号光用のp偏光は、第２の偏光成分として第２のSLM６Ｂに入射する。

一方、2Dコード化部２１Ｅは、情報記録媒体２に記録すべき情報の一部が変換された第１の画像情報の画素値に応じて第１のSLM６Ａによる偏光方位の回転対象となる画素の位置を制御する。例えば、第１の画像情報の画素値が１となる画素に対応する2D位置の偏光方位のみが90度回転するように第１のSLM６Ａが2Dコード化部２１Ｅからの制御信号によって制御される。

同様に、2Dコード化部２１Ｅは、情報記録媒体２に記録すべき情報の他の一部が変換された第２の画像情報の画素値に応じて第２のSLM６Ｂによる偏光方位の回転対象となる画素の位置を制御する。例えば、第２の画像情報の画素値が１となる画素に対応する2D位置の偏光方位のみが90度回転するように第２のSLM６Ｂが2Dコード化部２１Ｅからの制御信号によって制御される。

従って、第１のSLM６Ａに入射したs偏光は、第１の画像情報の画素値が１である画素に対応する2D位置における偏光方位が90度回転してp偏光となった画素分布を有する偏光として反射する。すなわち、第１のSLM６Ａからは、第１の画像情報の画素値分布に対応するs偏光とp偏光の2D分布を有する信号光が反射する。そして、第１のSLM６Ａにて反射した第１の信号光は、第２のPBS２０に入射する。

同様に、第２のSLM６Ｂに入射したp偏光は、第２の画像情報の画素値が１である画素に対応する2D位置における偏光方位が90度回転してs偏光となった画素分布を有する偏光として反射する。すなわち、第２のSLM６Ｂからは、第２の画像情報の画素値分布に対応するs偏光とp偏光の2D分布を有する信号光が反射する。そして、第２のSLM６Ｂにて反射した第２の信号光は、第２のPBS２０に入射する。

このため、第２のPBS２０に入射した第１の信号光のうち第１の画像情報に対応するp偏光成分は第２のPBS２０を透過する。一方、第２のPBS２０に入射した第２の信号光のうち第２の画像情報に対応するs偏光成分は第２のPBS２０において反射する。この結果、第２のPBS２０からは、第１の画像情報に対応するp偏光成分及び第２の画像情報に対応するs偏光成分が合成された信号光が情報記録媒体２に向かって出力される。

第２のPBS２０から出力された信号光は、第２のコリメータレンズ２２に入射して一旦絞られた後、情報記録媒体２上における情報の記録エリアに対応する幅に拡大される。また、第２のコリメータレンズ２２により一旦絞られた信号光からは、第２のSF２３により不要な成分が除去される。第２のコリメータレンズ２２により拡大された信号光は、第３のコリメータレンズ２４に入射して平行ビームにコリメートされる。

第３のコリメータレンズ２４において、情報記録媒体２上における情報の記録エリアに対応する幅を有する平行ビームとして生成された信号光は、情報記録媒体２上における情報の記録エリアに照射される。一方、第１のPBS１６を透過したp偏光は、第３のミラー１７及び第４のミラー１８に順次反射して参照光として情報記録媒体２上における情報の記録エリアに照射される。従って、情報記録媒体２には、信号光と参照光との干渉光が照射される。

この結果、情報記録媒体２には、信号光の直交する２つの偏光成分に個別に付加された第１の画像情報に対応する画素分布及び第２の画像情報に対応する画素分布が同時に偏光ホログラムとして記録される。すなわち、信号光を構成するp偏光成分と参照光を構成するp偏光とによる光強度の干渉パターンとともに信号光を構成するs偏光成分と参照光を構成するp偏光とによる光強度の偏光干渉パターンが同時に情報記録媒体２上に3D複屈折分布として記録される。

更に、回転テーブル２９を駆動し、情報記録媒体２の角度を変えることによって同様な情報の記録が可能である。情報記録媒体２の角度を変えて情報を記録すれば、同一の情報記録媒体２に対して多重に情報を記録することが可能である。

次に、光情報記録再生装置１による情報記録媒体２に記録された情報の再生動作の流れについて説明する。

情報記録媒体２を交換することが可能な光情報記録再生装置において、情報記録媒体２に記録された情報を再生する場合には、再生すべき情報記録媒体２が回転テーブル２９上に設置される。また、再生対象となる情報が記録された際の情報記録媒体２の角度となるように回転テーブル２９が駆動する。更に、遮断機構７は、偏光生成系３から情報記録系４に出力される信号光用の偏光を遮断する状態にセットされる。

尚、情報記録媒体２を構成要素として内蔵する光情報記録再生装置や情報記録媒体２を回転させる機能のない光情報記録再生装置の場合には、情報記録媒体２の設置や回転テーブル２９の駆動は実行されず、遮断機構７の駆動によって、情報記録媒体２に記録された情報の再生が可能な状態となる。

次に、偏光生成系３のレーザ光源８から直線偏光のレーザ光が照射される。そうすると、情報の記録時と同様な流れで、第１のPBS１６からは参照光としてp偏光が透過する一方、信号光用のs偏光が反射する。但し、信号光用のs偏光は、遮断機構７によって遮断される。従って、情報記録系４には、信号光用のs偏光が入射せず、信号光は生成されない。

一方、第１のPBS１６を透過したp偏光の参照光は、第３のミラー１７及び第４のミラー１８に順次反射する。この結果、再生対象となる情報の記録時と同じ偏光状態を有する参照光のみが情報の記録時と同じ角度から情報記録媒体２に照射される。

これにより、情報記録媒体２からは、信号光に対応する偏光成分を有する再生光が生じる。すなわち、第１の画像情報に対応する画素分布を有するp偏光成分と、第２の画像情報に対応する画素分布を有するs偏光成分とが合成された再生光が情報記録媒体２から出力される。

情報記録媒体２から出力された再生光は、情報再生系５の第３のPBS２５に入射する。このため、再生光のp偏光成分は第３のPBS２５を透過する一方、s偏光成分は第３のPBS２５に反射する。すなわち、再生光は、第３のPBS２５において、画素分布として第１の画像情報に対応する情報を持ったp偏光と、画素分布として第２の画像情報に対応する情報を持ったs偏光とに分離される。

第１の画像情報に対応する情報を持ったp偏光は、第１の撮像素子２６によって受光される。そして、p偏光は第１の撮像素子２６において第１の画像情報を表す電気信号に変換されて、第２のコンピュータ装置２８に出力される。

同様に、第２の画像情報に対応する情報を持ったs偏光は、第２の撮像素子２７によって受光される。そして、s偏光は第２の撮像素子２７において第２の画像情報を表す電気信号に変換されて、第２のコンピュータ装置２８に出力される。

すなわち、再生光から分離されたp偏光成分及びs偏光成分は、それぞれ第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７によって同時かつ並行して撮像される。そして、第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７によって同時かつ並行して取得された２値の第１の画像情報及び第２の画像情報が第２のコンピュータ装置２８に出力される。

第２のコンピュータ装置２８に入力された第１の画像情報及び第２の画像情報はフィルタ部２８Ｄに与えられる。フィルタ部２８Ｄでは、第１の画像情報及び第２の画像情報のノイズ成分等の不要な画像信号の成分がフィルタ処理によってカットされる。

次に、不要な画像信号の成分がカットされた２値の第１の画像情報及び第２の画像情報は、情報再生部２８Ｅに与えられる。情報再生部２８Ｅでは、フィルタ処理後の第１の画像情報及び第２の画像情報並びに第１のコンピュータ装置２１の2Dコード化部２１Ｅにおける情報のコード化処理のための法則に基づいて、第１の画像情報及び第２の画像情報の元データとなった情報を生成する。これにより、情報記録媒体２に記録された情報が情報再生部２８Ｅにおいて再生される。そして、情報再生部２８Ｅにおいて再生された情報は、表示装置２８Ｂに表示させることができる。

つまり以上のような、光情報記録再生装置１は、光の振動方向を表す電磁場ベクトルを２つの成分に分離できることを利用して、情報の記録時には信号光用の偏光を互いに直交する２つの偏光成分に分離し、分離した２つの偏光成分に２つの画像情報を２つのSLMを用いて独立かつ同時に情報を記録するようにしたものである。また、光情報記録再生装置１は、情報の再生時には、PBSと２つの撮像素子によって再生光を互いに直交する２つ偏光成分に分離し、独立かつ同時に２つの偏光成分から２つの画像情報を再生するようにしたものである。

尚、上述した例では、s偏光とp偏光に情報が記録されるようにしたが、s偏光とp偏光以外の互いに直交する２つの偏光成分に、それぞれ個別に画像情報を記録することもできる。或いは、光のベクトル波としての性質を利用し、互いに直交しない２つの偏光成分に、それぞれ個別に画像情報を記録することもできる。

すなわち、信号光を構成する直線偏光は、原理的に所望の角度で交差する２つの偏光成分に分離することができる。従って、信号光を互いに直交しない２つの偏光成分に分離し、かつ分離した２つの偏光成分を重ね合わせて情報記録媒体２に照射できるように光学素子を配置すれば、互いに直交しない２つの偏光成分に同時に２つの2D情報を記録し、記録した２つの2D情報を同時に再生することができる。

更に、上述した例では、信号光及び再生光の偏光成分を直線偏光としたが、円偏光や楕円偏光としてもよい。例えば、左円偏光と右円偏光は、互いに直交する偏光成分として重ね合わせて直線偏光とすることができる。従って、直線偏光を互いに直交する左円偏光成分と右偏光成分とに分離し、かつ分離した２つの円偏光成分を重ね合わせて情報記録媒体２に照射できるように光学素子を配置すれば、２つの円偏光成分に同時に２つの2D情報を記録し、記録した２つの2D情報を同時に再生することができる。

直線偏光及び円偏光は、楕円偏光の一種として含まれる。従って、楕円偏光を２つの直交または直交しない２つの楕円偏光成分に分離し、分離した２つの楕円偏光成分に２つのSLMを用いて同時に2D情報を付加することができる。一方、楕円偏光の再生光を２つの直交または直交しない２つの楕円偏光成分に分離し、分離した２つの楕円偏光成分を２つの撮像素子を用いて撮像することによって同時に２つの2D情報を再生することが可能である。この場合、光学素子の種類及び配置は、信号光、参照光及び再生光として用いられる偏光の種類及び情報を記録する２つの偏光成分の種類に応じて決定すればよい。

（効果）
このため、光情報記録再生装置１によれば、データの記録速度及び再生速度を向上させることができる。換言すれば、単位時間当たりに情報記録媒体２に記録できる情報量及び単位時間当たりに情報記録媒体２から読み出すことが可能な情報量を増加させることができる。

具体的には、１つのSLM及び１つの撮像素子を備えた光情報記録再生装置に比べてデータの記録速度及び再生速度を原理的に２倍にすることができる。また、光のベクトル波としての性質を利用せずに、信号光の成分ごとに情報を記録しない場合と比べれば、データの記録速度及び再生速度に加えて情報の記憶容量も原理的に２倍にすることができる。

加えて、光情報記録再生装置１によれば、２つの2D情報を同時に情報記録媒体２に記録し、かつ同時に２つの2D情報を情報記録媒体２から読み出すことができる。従って、情報記録媒体２への信号光、参照光及び再生光の照射回数を低減させることができる。これにより、情報記録媒体２への負荷を低減することも可能である。

このため、光情報記録再生装置１を、データのバックアップ用メモリ、データサーバ用メモリ、映像記録用メモリ等の様々な用途の情報記録再生装置として用いることができる。

（第１の変形例）
図１には、光情報記録再生装置１を構成する光学素子群の配置の一例を示したが、偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５に同様な機能が得られれば、他の光学素子群の配置によって光情報記録再生装置を構成することができる。

図４は、第１の実施形態に係る光情報記録再生装置の第１の変形例を示す構成図である。

図４に示された光情報記録再生装置１Ａでは、球面波の信号光が情報記録媒体２に照射され、球面波の再生光が情報記録媒体２から生じるように偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５を構成する光学素子群の配置を決定した点が図１に示す光情報記録再生装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す光情報記録再生装置１と実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

光情報記録再生装置１Ａでは、一部の光学素子及びコンピュータ装置３４が情報記録系４及び情報再生系５を構成するための共通の構成要素となっている。具体的には、レーザ光源８、NDフィルタ９、複数のHWP３０、複数のPBS３１、複数のコリメータレンズ３２、複数のミラー３３、第１のSLM６Ａ、第２のSLM６Ｂ、第１の撮像素子２６、第２の撮像素子２７、コンピュータ装置３４及び遮断機構７を図４に示すように配置することによって偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５が構成される。

尚、コンピュータ装置３４は、図１に示す第１のコンピュータ装置２１及び第２のコンピュータ装置２８に備えられる各機能を有している。このため、コンピュータ装置３４の機能ブロック図は省略する。

更に、偏光感受性を有する情報記録媒体２が可動機構３５に固定される。可動機構３５は、２つのコリメータレンズ３２の間に配置され、平行移動及び回転移動できるように構成されている。そして、可動機構３５の一次元方向、二次元方向又は三次元方向の平行移動によって、信号光を絞って球面波として情報記録媒体２に照射するコリメータレンズ３２の焦点位置に情報記録媒体２の記録部位が位置決めすることができる。

従って、情報記録媒体２に参照光を照射すると情報記録媒体２からは球面波として再生光が生じる。再生光の進行方向には、球面波の再生光をコリメートすることによって、所定の幅を有する平行ビームの再生光を生成するコリメータレンズ３２が配置される。

このような構成を有する光情報記録再生装置１Ａによっても図１に示す光情報記録再生装置１と同等な効果を得ることができる。加えて、図４に示す光情報記録再生装置１Ａでは、情報記録媒体２に、2D情報をスポット状に記録することができる。しかも可動機構３５の駆動によって情報記録媒体２上の情報記録エリアをシフトさせることができる。従って、より多くの2D情報を高密度に情報記録媒体２に記録することができる。

尚、図４には平板状の情報記録媒体２を用いた例が示されているが、CDのような円盤状の情報記録媒体を可動機構３５によって軸を中心として回転させれば、情報記録エリアを容易にシフトさせて効率的に情報を記録又は情報の読出しを行うことができる。

更に、情報記録媒体２が信号光の入射方向に対して傾斜するように可動機構３５を回転させれば、情報記録媒体２に情報を多重記録することができる。このため、従来の光ディスク等の記録媒体を用いる場合に比べて極めて容量の大きい情報を情報記録媒体２に高速に記録することが可能である。

また、図１に示す光情報記録再生装置１の場合と同様に、情報記録媒体２を回転及び移動させる代わりに、或いは、情報記録媒体２の回転及び移動に加えて、光情報記録再生装置１Ａの一部又は全体が回転及び移動するように構成してもよい。この場合には、光情報記録再生装置１Ａに、光情報記録再生装置１Ａの一部又は全体を回転及び移動させるための可動機構を設ければよい。

（第２の変形例）
図１及び図４に示す光情報記録再生装置１、１Ａでは、信号光を２つの偏光成分に分離してから2D情報をそれぞれ各偏光成分に同時に記録するようにしたが、信号光を分離せずに２つの偏光成分にそれぞれ2D情報を順次記録することもできる。

図５は、第１の実施形態に係る光情報記録再生装置の第２の変形例を示す構成図である。

図５に示された光情報記録再生装置１Ｂでは、信号光を分離せずに２つの偏光成分にそれぞれ2D情報が記録されるように偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５を構成する光学素子群の配置を決定した点が図４に示す第１の変形例の光情報記録再生装置１Ａと相違する。他の構成および作用については図４に示す光情報記録再生装置１Ａと実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

光情報記録再生装置１Ｂでは、一部の光学素子及びコンピュータ装置３４が情報記録系４及び情報再生系５を構成するための共通の構成要素となっている。具体的には、レーザ光源８、NDフィルタ９、複数のHWP３０、複数のPBS３１、複数のコリメータレンズ３２、複数のミラー３３、反射型の第１のSLM６Ａ、透過型の第２のSLM６Ｂ、第１の撮像素子２６、第２の撮像素子２７、コンピュータ装置３４及び遮断機構７を図５に示すように配置することによって偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５が構成される。

尚、コンピュータ装置３４は、図１に示す第１のコンピュータ装置２１及び第２のコンピュータ装置２８に備えられる各機能を有している。このため、コンピュータ装置３４の機能ブロック図は省略する。

更に、偏光感受性を有する情報記録媒体２が可動機構３５に固定される。可動機構３５は、平行移動及び回転移動できるように構成されている。また、コリメータレンズ３２によって信号光は球面波としてスポット状に情報記録媒体２に照射される。このため、情報記録媒体２上の情報記録エリアをシフト及び傾斜させながら、多くの2D情報を高密度かつ多重に情報記録媒体２に記録することができる。

一方、情報記録系４では、直線偏光の信号光が偏光成分に分離されない。すなわち、レーザ光源８から照射された直線偏光のレーザ光は、偏光生成系３における最初のHWP３０において偏光方位が45度に調整されて、PBS３１に入射する。これにより、p偏光で構成される参照光はPBS３１を透過し、信号光用のs偏光はPBS３１において反射する。

偏光生成系３のPBS３１において反射した信号光用のs偏光は、情報記録系４のHWP３０において偏光方位が45度に調整される。そして、信号光用の偏光は、２つのコリメータレンズ３２によって幅が拡大された後、PBS３１に入射する。更に、PBS３１において反射した信号光用のs偏光は反射型の第１のSLM６Ａに入射する。

第１のSLM６Ａでは、第１の画像情報の画素値に応じてs偏光の特定の画素の偏光方位が90度回転する。この結果、第１のSLM６Ａから反射したp偏光は、第１の画像情報をコード化した信号光となってPBS３１を透過する。PBS３１を透過したp偏光の信号光は、２つのコリメータレンズ３２によって幅が調整された後、ミラー３３に反射してHWP３０に入射する。そして、HWP３０において偏光方位が所望の角度に調整された信号光は、ミラー３３に反射して透過型の第２のSLM６Ｂに入射する。

第２のSLM６Ｂでは、第２の画像情報の画素値に応じて信号光を構成する偏光の特定の画素の偏光方位が90度回転する。この結果、第１の画像情報及び第２の画像情報を互いに直交する２つの偏光成分としてコード化した信号光が、第２のSLM６Ｂから出力されることとなる。第１のSLM６Ａと第２のSLM６Ｂとの間に設けられたHWP３０において実質的に偏光方位が回転しなければ、第１の画像情報及び第２の画像情報をコード化した２つの偏光成分は、p偏光とs偏光になる。

尚、第２のSLM６Ｂには、第１の画像情報に応じた特定の画素に対応する直線偏光が入射する。従って、第２の画像情報に対応して偏光方位の回転対象となる画素は、第１の画像情報に応じた特定の画素のうちの更に特定の画素となる。

第２のSLM６Ｂから出力された信号光は、２つのコリメータレンズ３２によって幅が調整された後、ミラー３３に反射して情報記録媒体２への照射用のコリメータレンズ３２に入射する。そして、２つの互いに直交する偏光成分に第１の画像情報及び第２の画像情報を個別に記録した信号光が、照射用のコリメータレンズ３２によって絞られてスポット状に情報記録媒体２に照射される。一方、偏光生成系３のPBS３１を透過したp偏光の参照光は、２つのミラー３３に反射して、情報記録媒体２上における信号光の照射位置に平行ビームとして照射される。

この結果、情報記録媒体２には、信号光と参照光との干渉により、偏光ホログラムとして第１の画像情報及び第２の画像情報のコード化された情報が記録される。

情報の再生時には、図１に示す光情報記録再生装置１の場合と同様に、遮断機構７によって信号光用の偏光が遮断される。このため、偏光生成系３のPBS３１を透過したp偏光の参照光のみが、情報記録媒体２上における情報の記録エリアに平行ビームとして照射される。

そうすると、情報記録媒体２からは球面波として信号光に対応する再生光が生じ、情報再生系５のコリメータレンズ３２によって平行ビームに変換される。平行ビームとなった再生光は、ミラー３３に反射して２つのコリメータレンズ３２によって幅が調整された後、PBS３１に入射する。

そして、PBS３１を透過した再生光のp偏光成分は第１の撮像素子２６によって撮像される。一方、PBS３１において反射した再生光のs偏光成分は第２の撮像素子２７によって撮像される。第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７によって撮像されたp偏光に対応する第１の画像情報及びs偏光に対応する第２の画像情報は、コンピュータ装置３４に出力される。

そして、図１に示す光情報記録再生装置１の場合と同様な流れで、コンピュータ装置３４においてコード化された第１及び第２の画像情報から情報が取得される。取得された情報は、必要に応じてコンピュータ装置３４の表示装置に表示される。

つまり、図５に示された光情報記録再生装置１Ｂは、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂを信号光用の偏光の光路Ｌ上に直列に配置したものである。従って、光情報記録再生装置１Ｂでは、厳密には２つの2D情報が信号光の２つの偏光成分に同時に記録されず、順次記録されることとなる。但し、信号光は光速で進行するため、実用上は、同時に２つの2D情報を信号光に記録できるとみなすことができる。

従って、このような構成を有する光情報記録再生装置１Ｂによれば、図４に示す光情報記録再生装置１Ａと同等な効果を得ることができる。加えて、信号光を構成する各画素に、第１の画像情報及び第２の画像情報のいずれかのみをコード化した情報を記録する場合には、図１又は図５に示すように第１のSLM６Ａと第２のSLM６Ｂを並列に配置して同時に信号光の２つの偏光成分に情報を記録する場合に比べて、信号光に記録することが可能な画素分布の数を増加させることができる。また、情報の記録時において信号光の偏光成分同士を重ね合わせないため、偏光成分間における位置ずれによる誤差を低減することができる。

尚、上述の例では、HWP３０における偏光方位の回転角度を45度とし、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおける偏光方位の回転角度を90度とした場合について説明したが、偏光方位の各回転角度を他の所望の角度にしてもよい。

また、図１に示すように、信号光を平行ビームとして情報記録媒体２に照射する場合においても、反射型又は透過型の第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂを信号光の光路Ｌ上に直列配置することができる。
（他の変形例）

上述した第１の実施形態では、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおける画素ごとの偏光方位の回転角度を一定としたが、偏光方位の回転角度を多値としてもよい。すなわち、上述の例では、第１及び第２の画像情報の画素値が２値であり、画素値に対応して２つの偏光成分の偏光方位も２値となるように第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂが制御される。

これに対して、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの制御信号となる第１及び第２の画像情報を多値の画素値を有する画像データとしてもよい。そして、第１及び第２の画像情報の画素値に応じた画素ごとに異なる回転角度で、信号光を構成する２つの異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を回転させることができる。

この場合、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂから出力される２つの偏光成分は、それぞれ画素ごとに偏光方位が異なる偏光成分となる。従って、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂから出力される２つの偏光成分を、PBS３１を透過又はPBS３１において反射させることによってp偏光成分及びs偏光成分を抽出すれば、画素ごとに偏光方位に応じた振幅を有するp偏光及びs偏光を得ることができる。

すなわち、第１の画像情報の画素値に対応する振幅の画素分布を有するp偏光と、第２の画像情報の画素値に対応する振幅の画素分布を有するs偏光を、信号光として生成することができる。換言すれば、情報記録媒体２への記録対象となる第１及び第２の画像情報の多値の画素値を偏光成分の画素ごとの振幅に変換して信号光に記録することができる。

この場合、図１、図４及び図５に示す光情報記録再生装置１、１Ａ、１Ｂのように、情報記録媒体２に記録すべき情報を２値の画像情報に一旦コード化しなくても、信号光を構成する２つの偏光成分に記録することが可能である。従って、特に情報記録媒体２に記録すべき情報が静止画データや動画データ等のデジタル画像データである場合には、情報を中間的な２値の画像情報にコード化せずに、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂを介して信号光を構成する２つの偏光成分に記録することが可能となる。

また、情報記録媒体２に記録された情報を再生する際には、第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７によって直接、静止画データや動画データ等のデジタル画像データを撮像することもできる。

逆に、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂに、偏光方位の回転角度を回転させる機能を設けなくても、光学素子の配置によって図１、図４及び図５にそれぞれ示す光情報記録再生装置１、１Ａ、１Ｂと同様な機能を備えた光情報記録再生装置を構成することができる。

すなわち、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂが反射型のSLMであれば、特定の画素に入射した偏光のみを反射させるON/OFFの切換型のSLMとし、かつSLMに入射する偏光及びSLMの特定の画素から反射する偏光の光路上に偏光方位を変える光学素子を配置すれば、信号光を構成する偏光成分の偏光方位を画素ごとに変えることができる。具体例として、ON/OFFの切換型の反射型SLMの前に1/4波長板又はHWPを配置すれば、偏光がSLMへの入射時及び反射時において２回1/4波長板又はHWPを経由することになる。このため、入射させる偏光に対して偏光方位が90度など所定の角度だけ回転した特定の画素からの偏光を得ることができる。

尚、ON/OFF切換型のSLMとしては、半導体上に独立して動く極小のミラーを多数敷き詰めたものなどが知られている。

一方、図５に示す第２のSLM６Ｂのように透過型のSLMであれば、特定の画素に入射した偏光のみを透過させるON/OFFの切換型のSLMとし、かつSLMに入射する偏光の光路上及びSLMの特定の画素から反射する偏光の光路上にそれぞれ偏光方位を変える光学素子を配置すれば、信号光を構成する偏光成分の偏光方位を画素ごとに変えることができる。この場合の具体例としては、ON/OFFの切換型の透過型SLMの前後にそれぞれ1/4波長板又はHWPを配置した例が挙げられる。

従って、少なくとも複数のSLMを含む光学素子群によって、信号光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を個別に画素ごとに変えることができるということになる。

（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図である。

図６に示された光情報記録再生装置１Ｃでは、信号光を構成する２つの偏光成分の偏光状態と同じ偏光状態を有する２つの参照光を情報記録媒体２Ａに照射できるようにした点が図１に示す光情報記録再生装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す光情報記録再生装置１と実質的に異ならないため同一の構成については図１、図４又は図５において用いた符号を付して説明を省略する。

すなわち光情報記録再生装置１Ｃでは、レーザ光源８、NDフィルタ９、複数のHWP３０、対物レンズ１２、複数のSF４０、複数のPBS３１、複数のコリメータレンズ３２、複数のミラー３３、反射型の第１のSLM６Ａ、反射型の第２のSLM６Ｂ、第１の撮像素子２６、第２の撮像素子２７、第１のコンピュータ装置２１、第２のコンピュータ装置２８及び遮断機構７を図５に示すように配置することによって偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５が構成される。

特に、光情報記録再生装置１Ｃの偏光生成系３には、２つのPBS３１が備えられる。そして、前段のPBS３１では、偏光方位が45度などに調整された直線偏光の平行ビームが信号光用のs偏光と参照光用のp偏光とに分離される。前段のPBS３１を透過した参照光用のp偏光はHWP３０において偏光方位が45度などの直線偏光に調整されて後段のPBS３１に入射する。

このため、後段のPBS３１からは、p偏光の参照光が透過する一方、s偏光の参照光が反射する。すなわち、偏光方位が斜め方向の直線偏光が、PBS３１においてp偏光の参照光とs偏光の参照光とに分離される。そして、PBS３１から出力されたp偏光及びs偏光はそれぞれミラー３３に反射して、平行ビームの参照光として情報記録系４から出力された信号光と重ね合わされて情報記録媒体２Ａに照射される。

この結果、情報記録媒体２Ａには、信号光の直交する２つの偏光成分に個別に付加された第１の画像情報に対応する画素分布及び第２の画像情報に対応する画素分布が同時にホログラムとして記録される。すなわち、信号光を構成するp偏光成分とp偏光の参照光とによる光強度の干渉パターンとともに信号光を構成するs偏光成分とs偏光の参照光とによる光強度の干渉パターンが同時に情報記録媒体２Ａ上に3D屈折率分布として記録される。

つまり、図６に示された光情報記録再生装置１Ｃは、信号光を構成する２つの偏光成分の偏光状態と同じ偏光状態を有する２つの偏光成分に参照光を分離することによって、信号光と参照光とをs偏光同士及びp偏光同士のように同一の偏光状態を有する偏光同士で干渉させて情報記録媒体２Ａに情報を記録できるようにしたものである。

このため、図６に示された光情報記録再生装置１Ｃによれば、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合はもちろん、偏光感受性のない情報記録媒体２Ａを用いる場合であっても図１に示す光情報記録再生装置１と同様な効果を得ることができる。

（第１の変形例）
図７は第２の実施形態に係る光情報記録再生装置の第１の変形例を示す構成図である。

図７に示された光情報記録再生装置１Ｄでは、信号光を構成する２つの偏光成分の偏光状態と同じ偏光状態を有する２つの参照光を情報記録媒体２Ａに照射できるようにした点が図４に示す光情報記録再生装置１Ａと相違する。他の構成および作用については図４に示す光情報記録再生装置１Ａと実質的に異ならないため同一の構成については図４において用いた符号を付して説明を省略する。

すなわち光情報記録再生装置１Ｄの偏光生成系３では、PBS３１において直線偏光から分離される参照光用のp偏光の光路Ｌ上にHWP３０及び透過型の偏光回折格子(PG: polarization grating)５０が順に配置される。このため、参照光用のp偏光は、HWP３０において45度などの偏光方位を有する直線偏光に変換される。

PG５０は、入射する偏光を、互いに異なる回折方向に進行し、かつ互いに異なる偏光方位を有する複数の偏光に分離するための光学素子である。PG５０は、例えば、所定の偏光方位で入射する直線偏光を、s偏光及びp偏光に分離するように調整される。このため、HWP３０において偏光方位が調整された偏光は、PG５０においてs偏光及びp偏光に分離される。

PG５０において分離されたs偏光及びp偏光は互いに異なる方向に進行してミラー３３に反射した後、２つのコリメータレンズ３２によって幅が調整される。そして、２つのコリメータレンズ３２をそれぞれ透過したs偏光及びp偏光は、ミラー３３に反射してそれぞれ平行ビームの参照光として情報記録系４から出力された信号光と重ね合わされて情報記録媒体２Ａに照射される。

この結果、情報記録媒体２Ａには、信号光を構成するp偏光成分とp偏光の参照光とによる光強度の干渉パターンとともに信号光を構成するs偏光成分とs偏光の参照光とによる光強度の干渉パターンが同時に情報記録媒体２Ａ上に3D屈折率分布として記録される。

つまり、図７に示された光情報記録再生装置１Ｄは、図４に示す光情報記録再生装置１Ａにおいて参照光をs偏光とp偏光に分離して照射できるようにしたものである。このため、図７に示された光情報記録再生装置１Ｄによれば、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合はもちろん、偏光感受性のない情報記録媒体２Ａを用いる場合であっても図４に示す光情報記録再生装置１Ａと同様な効果を得ることができる。

（第２の変形例）
図８は第２の実施形態に係る光情報記録再生装置の第２の変形例を示す構成図である。

図８に示された光情報記録再生装置１Ｅでは、信号光を構成する２つの偏光成分の偏光状態と同じ偏光状態を有する２つの参照光を情報記録媒体２Ａに照射できるようにした点が図５に示す光情報記録再生装置１Ｂと相違する。他の構成および作用については図５に示す光情報記録再生装置１Ｂと実質的に異ならないため同一の構成については図５において用いた符号を付して説明を省略する。

すなわち光情報記録再生装置１Ｅの偏光生成系３では、PBS３１において直線偏光から分離される参照光用のp偏光の光路Ｌ上にHWP３０及び透過型のPG５０が順に配置される。このため、HWP３０及びPG５０によって参照光用のp偏光から参照光用のs偏光及びp偏光が生成される。そして、s偏光及びp偏光をそれぞれ平行ビームの参照光として情報記録系４から出力された信号光と重ね合わされて情報記録媒体２Ａに照射することができる。

つまり、図８に示された光情報記録再生装置１Ｅは、図５に示す光情報記録再生装置１Ｂにおいて参照光をs偏光とp偏光に分離して照射できるようにしたものである。このため、図８に示された光情報記録再生装置１Ｅによれば、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合はもちろん、偏光感受性のない情報記録媒体２Ａを用いる場合であっても図５に示す光情報記録再生装置１Ｂと同様な効果を得ることができる。
（他の変形例）

上述した第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおける画素ごとの偏光方位の回転角度を多値とすることができる。すなわち、情報記録媒体２Ａへの記録対象となる第１及び第２の画像情報の多値の画素値を偏光成分の画素ごとの振幅に変換して信号光に記録することができる。

或いは、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６ＢをON/OFF切換型のSLMとし、偏光方位を変える光学素子の適切な配置によって、画素ごとに偏光の偏光方位を変えるようにすることもできる。

（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成図である。

図９に示された光情報記録再生装置１Ｆでは、信号光と参照光とを互いに異なる光路Ｌに分離せずに光軸が平行となる互いに異なる領域に生成するようにした点及びコンピュータ装置３４の詳細機能が図７に示す光情報記録再生装置１Ｄと相違する。他の構成および作用については図７に示す光情報記録再生装置１Ｄと実質的に異ならないため同一の構成については図５において用いた符号を付して説明を省略する。

すなわち光情報記録再生装置１Ｆでは、レーザ光源８、NDフィルタ９、複数のHWP３０、複数のPBS３１、複数のコリメータレンズ３２、複数のミラー３３、反射型の第１のSLM６Ａ、反射型の第２のSLM６Ｂ、第１の撮像素子２６、第２の撮像素子２７、コンピュータ装置３４及び遮断機構７を図９に示すように配置することによって偏光生成系３、情報記録系４及び情報再生系５が構成される。

このような光学素子群の配置を有する光情報記録再生装置１Ｆでは、情報の記録時に、偏光生成系３において信号光用および参照光用の共通の直線偏光が生成される。具体的には、レーザ光源８から出力されたレーザ光は、NDフィルタ９を経由して２つのHWP３０によって例えば45度の偏光方位を有する直線偏光に変換される。そして、直線偏光は、２つのコリメータレンズ３２によって第１のSLM６Ａのサイズに合わせて幅が拡大される。２つのコリメータレンズ３２を経由した直線偏光はミラー３３に反射して、信号光用および参照光用の共通の直線偏光としてPBS３１に入射する。

この結果、直線偏光のs偏光成分は、２つのPBS３１に反射して第１のSLM６Ａに入射する。また、直線偏光のp偏光成分は、２つのPBS３１を透過して第２のSLM６Ｂに入射する。

一方、コンピュータ装置３４では、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂから、それぞれ信号光及び参照光を光軸が平行となるような互いに異なる領域から反射させるための第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの制御信号が生成される。

図１０は図９に示す第１及び第２のSLM６Ａ，６Ｂにおいてそれぞれ生成される信号光及び参照光の2D領域の一例を示す図である。

図１０に示すように、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂに入射する各偏光に対してそれぞれ参照光用のエリアと信号光用のエリアを同軸上の異なる2D画素領域として定めることができる。図１０は、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの各2Dエリアをそれぞれ中心部側の画素エリアと外周部側の画素エリアの２つのエリアに分割し、中心部側の画素エリアを信号光用のエリアとする一方、外周部側の画素エリアを参照光用のエリアとした例を示している。

信号光の画素エリアでは、第１及び第２の実施形態と同様にコンピュータ装置３４により第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂが制御される。すなわち、記録対象となる第１及び第２の２値の2D画像情報の画素値に応じて画素ごとに偏光方位が90度など一定の角度だけ回転するように第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂが制御される。

従って、第１のSLM６Ａにおける信号光の画素エリアからは第１の画像情報の画素値に応じた画素分布を有するs偏光成分及びp偏光成分が反射する。具体的には、第１の画像情報の画素値が１である画素ではs偏光の偏光方位が90度回転し、信号光としてp偏光が反射する。逆に、第１の画像情報の画素値が０である画素ではs偏光の偏光方位が回転せずにs偏光が反射する。

同様に、第２のSLM６Ｂにおける信号光の画素エリアからは第２の画像情報の画素値に応じた画素分布を有するs偏光成分及びp偏光成分が反射する。具体的には、第２の画像情報の画素値が１である画素ではp偏光の偏光方位が90度回転し、信号光としてs偏光が反射する。逆に、第２の画像情報の画素値が０である画素ではp偏光の偏光方位が回転せずにp偏光が反射する。

一方、第１のSLM６Ａにおける参照光の画素エリアの少なくとも一部からは信号光と同じ偏光状態であるp偏光が参照光として反射する。従って、参照光の画素エリアの全ての画素又は予め決定した画素に入射したs偏光の偏光方位が90度回転するように第１のSLM６Ａが制御される。

同様に、第２のSLM６Ｂにおける参照光の画素エリアの少なくとも一部からは信号光と同じ偏光状態であるs偏光が参照光として反射する。従って、参照光の画素エリアの全ての画素又は予め決定した画素に入射したp偏光の偏光方位が全て90度回転するように第２のSLM６Ｂが制御される。

この結果、第１のSLM６Ａにおいて反射したp偏光の信号光及び参照光は、単一の光束として２つのPBS３１を透過する。一方、第２のSLM６Ｂにおいて反射したs偏光の信号光及び参照光は、単一の光束として２つのPBS３１において反射する。従って、第１のSLM６Ａにおいて反射したp偏光の信号光及び参照光と第２のSLM６Ｂにおいて反射したs偏光の信号光及び参照光とが重ね合わさって単一の光束として２つのコリメータレンズ３２を経由する。

信号光及び参照光は、２つのコリメータレンズ３２においてビーム径が調整された後、ミラー３３に反射して、信号光及び参照光を情報記録媒体２、２Ａ上における焦点位置に絞るためのコリメータレンズ３２に入射する。これにより、信号光及び参照光が互いに干渉した状態で情報記録媒体２、２Ａ上の記録エリアに照射され、信号光のs偏光成分及びp偏光成分としてコード化された第１及び第２の画像情報がスポット状の記録エリアに記録される。

一方、情報の再生時には、信号光が遮断され、参照光のみが情報記録媒体２、２Ａ上の記録エリアに照射される。信号光の遮断は、信号光の領域に対応する偏光を遮断機構７によって遮ることによって行うことができる。或いは、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおける信号光の画素エリアから信号光が反射しないように第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂを制御することによって、信号光の遮断を実行することもできる。

情報記録媒体２、２Ａに参照光のみが照射されと、情報記録媒体２、２Ａから再生光が球面波として生じる。発生した再生光は、コリメータレンズ３２により平行ビームに変換されてミラー３３に反射する。更に、再生光は、２つのコリメータレンズ３２においてビーム径が拡大された後、ミラー３３に反射してPBS３１に入射する。

この結果、再生光のs偏光成分は、２つのPBS３１において反射し、第１の撮像素子２６により撮像される。一方、再生光のp偏光成分は、２つのPBS３１を透過し、第２の撮像素子２７により撮像される。そして、第１の撮像素子２６及び第２の撮像素子２７による撮像結果は、第１の画像情報及び第２の画像情報としてコンピュータ装置３４に出力される。更に、コンピュータ装置３４において第１及び第２の画像情報に基づいて、コード化されていない情報を得ることができる。

つまり、図９に示された光情報記録再生装置１Ｆは、図７に示す光情報記録再生装置１Ｄにおいて参照光と信号光とを同軸上に１つの光束として生成し、生成した参照光及び信号光を絞って情報記録媒体２、２Ａに照射するようにしたものである。

従って、図９に示された光情報記録再生装置１Ｆによれば、図７に示す光情報記録再生装置１Ｄと同様な効果に加え、信号光と参照光との間における位置ずれによる影響を低減させることができる。また、光学素子群の配置を簡易にすることができる。

また、信号光を構成する２つの偏光成分と同じ偏光状態を有する参照光を情報記録媒体２、２Ａに照射することができる。このため、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合はもちろん、偏光感受性のない情報記録媒体２Ａを用いる場合であっても情報を記録し、記録した情報を再生することができる。尚、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合には、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの一方において参照光の生成を省略することができる。

（変形例）
図１１は第３の実施形態に係る光情報記録再生装置の変形例を示す構成図である。

図１１に示された光情報記録再生装置１Ｇでは、信号光と参照光とを互いに異なる光路Ｌに分離せずに光軸が平行となる互いに異なる領域に生成するようにした点及びコンピュータ装置３４の詳細機能が図５に示す光情報記録再生装置１Ｂと相違する。換言すれば、図１１に示された光情報記録再生装置１Ｇでは、信号光を分離せずに２つの偏光成分にそれぞれ2D情報が記録されるように、反射型の第１のSLM６Ａ及び透過型の第２のSLM６Ｂを信号光用の偏光の光路Ｌに沿って直列に配置した点が図９に示す光情報記録再生装置１Ｆと相違する。他の構成および作用については図７に示す光情報記録再生装置１Ｄ又は図９に示す光情報記録再生装置１Ｆと実質的に異ならないため同一の構成については図７又は図９において用いた符号を付して説明を省略する。

図１１に示された光情報記録再生装置１Ｇでは、偏光生成系３において信号光用および参照光用の共通の直線偏光が生成される。そして、例えば、２つのHWP３０において偏光方位を調整することによって生成されたs偏光が、信号光用および参照光用の共通の直線偏光として情報記録系４のPBS３１に入射する。このため、s偏光は、PBS３１に反射して第１のSLM６Ａに入射する。

図１２は図１１に示す第１及び第２のSLM６Ａ，６Ｂにより生成される信号光及び参照光の2D領域の一例を示す図である。

図１２に示すように、図１０に示す場合と同様に、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂに入射する各偏光に対して参照光用のエリアと信号光用のエリアを同軸上の異なる2D画素領域として定めることができる。

第１のSLM６Ａの信号光エリアに入射したs偏光は、第１の画像情報の画素値に応じた画素がp偏光となった信号光となって反射する。また、第１のSLM６Ａの参照光エリアに入射したs偏光の少なくとも一部は、信号光と偏光状態が同じp偏光の参照光となって反射する。このようにして第１のSLM６Ａから反射したp偏光の信号光及び参照光はPBS３１を透過し、コリメータレンズ３２等の光学素子を経由して第２のSLM６Ｂに入射する。

第２のSLM６Ｂの信号光エリアに入射したp偏光は、第２の画像情報の画素値に応じた画素がs偏光となった信号光として第２のSLM６Ｂを透過する。また、第２のSLM６Ｂの参照光エリアに入射したp偏光は、一部の画素においてs偏光となって第２のSLM６Ｂを透過する。

従って、図１２に示すように、第２のSLM６Ｂの信号光エリアから出力される信号光は、第１のSLM６Ａにより偏光方位が90度だけ１回転したp偏光成分と、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの双方により偏光方位が90度だけ２回転したs偏光成分とを含んでいる。また、第２のSLM６Ｂの参照光エリアからは、s偏光の参照光及びp偏光の参照光の双方が出力される。

そして、第２のSLM６Ｂから出力されたs偏光成分及びp偏光成分をそれぞれ有する信号光及び参照光は、１つの光束となって複数の光学素子を経由した後、絞られて情報記録媒体２、２Ａに照射される。これにより、情報が情報記録媒体２、２Ａに記録される。

一方、情報の再生時には、図９に示された光情報記録再生装置１Ｆの場合と同様に、信号光の領域に対応する偏光を遮断機構７によって遮るか第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの制御によって参照光のみを情報記録媒体２、２Ａに照射することができる。このため、図９に示された光情報記録再生装置１Ｆの場合と同様な流れで情報を再生することができる。

このため、図１１に示す光情報記録再生装置１Ｇによれば、図５に示す光情報記録再生装置１Ｂ及び図９に示す光情報記録再生装置１Ｆにより得られる双方の効果を得ることができる。また、図９に示す光情報記録再生装置１Ｆの場合と同様に、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合はもちろん、偏光感受性のない情報記録媒体２Ａを用いる場合であっても情報を記録し、記録した情報を再生することができる。

尚、偏光感受性を有する情報記録媒体２を用いる場合には、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂの一方における参照光エリアの偏光方位の空間変調を省略することができる。

上述した変形例の他、第３の実施形態においても、第１及び第２の実施形態と同様に、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおける画素ごとの偏光方位の回転角度を多値とすることができる。すなわち、情報記録媒体２、２Ａへの記録対象となる第１及び第２の画像情報の多値の画素値を偏光成分の画素ごとの振幅に変換して信号光に記録することができる。

（他の変形例）
上述した第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６Ｂにおける画素ごとの偏光方位の回転角度を多値とすることができる。或いは、第１のSLM６Ａ及び第２のSLM６ＢをON/OFF切換型のSLMとし、偏光方位を変える光学素子の適切な配置によって、画素ごとに偏光の偏光方位を変えるようにすることもできる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ 光情報記録再生装置
２、２Ａ 情報記録媒体
３ 偏光生成系
４ 情報記録系
５ 情報再生系
６Ａ 第１の空間光変調器(SLM)
６Ｂ 第２の空間光変調器(SLM)
７ 遮断機構
８ レーザ光源
９ 減光(ND)フィルタ
１０ 第１のミラー
１１ 第１の1/2波長板(HWP)
１２ 対物レンズ
１３ 第１の空間フィルタ(SF)
１４ 第１のコリメータレンズ
１５ 第２のミラー
１６ 第１の偏光ビームスプリッタ(PBS)
１７ 第３のミラー
１８ 第４のミラー
１９ 第２の1/2波長板(HWP)
２０ 第２の偏光ビームスプリッタ(PBS)
２１ 第１のコンピュータ装置
２１Ａ 入力装置
２１Ｂ 表示装置
２１Ｃ 演算装置
２１Ｄ 情報取得部
２１Ｅ 2Dコード化部
２２ 第２のコリメータレンズ
２３ 第２の空間フィルタ(SF)
２４ 第３のコリメータレンズ
２５ 第３の偏光ビームスプリッタ(PBS)
２６ 第１の撮像素子
２７ 第２の撮像素子
２８ 第２のコンピュータ装置
２８Ａ 入力装置
２８Ｂ 表示装置
２８Ｃ 演算装置
２８Ｄ フィルタ部
２８Ｅ 情報再生部
２９ 回転テーブル
３０ 1/2波長板(HWP)
３１ 偏光ビームスプリッタ(PBS)
３２ コリメータレンズ
３３ ミラー
３４ コンピュータ装置
３５ 可動機構
４０ 空間フィルタ(SF)
５０ 偏光回折格子(PG)
Ｌ 光路

Claims (11)

1. 参照光用の偏光及び信号光用の偏光を生成し、前記信号光用の偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を、少なくとも複数の空間光変調器を用いて画素ごとに個別に変えることによって前記偏光成分にそれぞれ情報を付加する空間変調手段と、
   前記情報が前記偏光成分に付加されることによって生成された前記信号光及び前記参照光を重ね合わせて記録媒体に照射することによって前記情報を前記記録媒体に記録する情報記録手段と、
   を備える光情報記録装置。
2. 前記空間変調手段は、前記信号光用の偏光の光路上に直列に配置された複数の空間光変調器を用いることによって、前記偏光成分にそれぞれ情報を順次付加するように構成される請求項１記載の光情報記録装置。
3. 前記空間変調手段は、前記信号光用の偏光を前記異なる偏光方位を有する偏光成分に分離し、分離した前記異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を、前記複数の空間光変調器を用いて画素ごとに個別に変えるように構成される請求項１記載の光情報記録装置。
4. 前記空間変調手段は、前記複数の空間光変調器を用いて前記情報に応じた画素ごとに異なる回転角度で前記異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を回転させるように構成される請求項１又は２記載の光情報記録装置。
5. 前記空間変調手段は、前記情報を２値の画像情報にコード化して前記偏光成分に付加するように構成される請求項１又は２記載の光情報記録装置。
6. 前記情報記録手段は、偏光感受性を有する記録媒体に偏光ホログラムとして前記情報を記録するように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光情報記録装置。
7. 前記情報記録手段は、前記信号光を構成する前記偏光成分と同じ偏光状態を有する偏光を前記参照光として偏光感受性のない記録媒体に照射することによって、ホログラムとして前記情報を記録するように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光情報記録装置。
8. 前記情報記録手段は、光軸が平行でかつ互いに異なる領域に生成された信号光及び参照光を前記記録媒体に絞って照射することによって前記情報を前記記録媒体に記録するように構成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光情報記録装置。
9. 偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分にそれぞれ情報を付加することによって生成された信号光及び偏光として生成された参照光を重ね合わせて照射することによって前記情報が記録された記録媒体に、前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方を照射する照射手段と、
   前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方の照射によって前記記録媒体から生じた再生光の異なる偏光方位を有する偏光成分を、複数の撮像素子を用いて受光することによって前記情報を取得する情報取得手段と、
   を備える光情報再生装置。
10. 参照光用の偏光及び信号光用の偏光を生成し、前記信号光用の偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分の偏光方位を、少なくとも複数の空間光変調器を用いて画素ごとに個別に変えることによって前記偏光成分にそれぞれ情報を付加するステップと、
    前記情報が前記偏光成分に付加されることによって生成された前記信号光及び前記参照光を重ね合わせて記録媒体に照射することによって前記情報を前記記録媒体に記録するステップと、
    を有する光情報記録方法。
11. 偏光の互いに異なる偏光方位を有する偏光成分にそれぞれ情報を付加することによって生成された信号光及び偏光として生成された参照光を重ね合わせて照射することによって前記情報が記録された記録媒体に、前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方を照射するステップと、
    前記参照光及び前記信号光の少なくとも一方の照射によって前記記録媒体から生じた再生光の異なる偏光方位を有する偏光成分を、複数の撮像素子を用いて受光することによって前記情報を取得するステップと、
    を有する光情報再生方法。

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